陸乃彥 唐雪 蔣將 孔祥珍 王淼
[摘 要] 數(shù)字化教學(xué)不僅便捷,而且能夠?yàn)閷W(xué)生提供多樣的學(xué)習(xí)方法,在靈活性、連續(xù)性和可選擇性等方面有非常突出的優(yōu)點(diǎn),能夠極大地?cái)U(kuò)展教育和受教育的方式和內(nèi)容。以江南大學(xué)食品學(xué)院“生物化學(xué)”專業(yè)核心課程為例,介紹了該課程在數(shù)字化建設(shè)方面取得的進(jìn)展和成果,包括數(shù)字化教材建設(shè)、在線課程建設(shè)和實(shí)驗(yàn)課程數(shù)字化建設(shè)等,為食品學(xué)科相關(guān)課程的數(shù)字化建設(shè)提供了思路和參考。
[關(guān)鍵詞] 食品學(xué)科;生物化學(xué);數(shù)字化建設(shè);在線課程;教學(xué)改革
[基金項(xiàng)目] 2019年度江南大學(xué)本科教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“基于OBE理念的生物化學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐與探索”(JG2019070);2015年度江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目“食品科學(xué)與工程”(PPZY2015A052)
[作者簡(jiǎn)介] 陸乃彥(1985—),男,江蘇無(wú)錫人,博士,江南大學(xué)食品學(xué)院副教授,主要從事食品科學(xué)與工程研究;孔祥珍(1980—),女,山西晉中人,博士,江南大學(xué)食品學(xué)院教授(通信作者),主要從事植物蛋白科學(xué)與技術(shù)研究。
[中圖分類號(hào)] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324(2021)52-0060-04? ? [收稿日期] 2021-08-19
隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和信息技術(shù)的發(fā)展,在線教育得到極大的普及和發(fā)展[1]。數(shù)字化教學(xué)不僅便捷,而且能夠?yàn)閷W(xué)生提供多樣的學(xué)習(xí)方法,在靈活性、連續(xù)性和可選擇性等方面有非常突出的優(yōu)點(diǎn),能夠極大地?cái)U(kuò)展教育與受教育的方式和內(nèi)容。
江南大學(xué)食品學(xué)院“生物化學(xué)”課程是面向本校大食品專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)必修課,是開設(shè)此專業(yè)以來(lái)每年必開的課程,主要面向食品學(xué)院本科大二上學(xué)期的學(xué)生,每年全課程組授課人數(shù)300余人。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生在掌握生物化學(xué)的基礎(chǔ)理論和常用技術(shù)的基礎(chǔ)上,還需要學(xué)會(huì)將生物化學(xué)知識(shí)用于推演、分析和解決食品制造中的復(fù)雜實(shí)際工程問(wèn)題并提出解決方案。依托食品科學(xué)與工程“雙一流”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科,江南大學(xué)食品學(xué)院生物化學(xué)課程組從2000年開始進(jìn)行了近20年的努力探索,致力于本課程的改革與實(shí)踐,逐步完成了精品課程建設(shè)、雙語(yǔ)課程建設(shè)和卓越課程建設(shè),并出版了配套的“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。近年來(lái),為了適應(yīng)新形勢(shì)下的課程教學(xué),我們?cè)诙嗄攴e累的基礎(chǔ)上,對(duì)本課程進(jìn)行了更進(jìn)一步的數(shù)字化建設(shè)和應(yīng)用,取得了豐碩的實(shí)踐成果。
一、在數(shù)字化教材建設(shè)方面實(shí)現(xiàn)重大突破
“生物化學(xué)”是食品類專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。自20世紀(jì)80年代后期我國(guó)食品專業(yè)的教學(xué)體系逐步與國(guó)際接軌以來(lái),本科院校大食品專業(yè)開設(shè)的“食品生物化學(xué)”逐步被普通“生物化學(xué)”和“食品化學(xué)”兩門課替代,使學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)更加扎實(shí)。但是,在教學(xué)過(guò)程中缺乏一本適合食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全及農(nóng)產(chǎn)品加工等大食品本科專業(yè)使用的普通生物化學(xué)教材。對(duì)于從事食品生產(chǎn)和加工的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)講,他們所面對(duì)的工作對(duì)象和產(chǎn)品的消費(fèi)對(duì)象均為生物體,需要全面了解生物體的化學(xué)特征?,F(xiàn)有的食品生物化學(xué)教材側(cè)重于食品加工過(guò)程中的生化變化,而普通生物化學(xué)教材對(duì)于食品生產(chǎn)和加工的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)講針對(duì)性不強(qiáng)。隨著社會(huì)對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)與安全專業(yè)人才需求的大量增加,這些專業(yè)人員既需要懂得食品加工過(guò)程中食品材料的生化變化,也需要懂得食品與人體健康和疾病的關(guān)系。
在中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)“十三五”數(shù)字化教材建設(shè)項(xiàng)目的支持下,我們?cè)谠幗滩牡幕A(chǔ)上,以食物和食物的消費(fèi)者——人為中心,全面和系統(tǒng)地介紹生物化學(xué)的基礎(chǔ)理論和知識(shí),重新編寫了一本適合大食品專業(yè)學(xué)生的教材《生物化學(xué)》(供食品及相關(guān)專業(yè)用)。書中基本概念論述力求準(zhǔn)確,深度適中,既緊緊扣住生物化學(xué)的基本內(nèi)容,又力求反映生物化學(xué)研究的新成果、新進(jìn)展、新的研究手段和方法,以達(dá)到拓寬基礎(chǔ)、開闊視野、加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和能力培養(yǎng)之目的,可供大食品專業(yè)(食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全及農(nóng)產(chǎn)品加工等專業(yè))的專科、本科及研究生使用。該教材于2017年出版,并入選江蘇省“十三五”重點(diǎn)建設(shè)教材、中國(guó)輕工業(yè)“十三五”規(guī)劃教材。
二、建設(shè)在線課程,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享
隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展,精品網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)和完善在技術(shù)層面得到了強(qiáng)有力的支撐。在線課程能夠解決學(xué)習(xí)者在時(shí)間、空間、學(xué)習(xí)門檻等方面受到的制約,對(duì)公平享有教學(xué)資源具有促進(jìn)作用,也對(duì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)和學(xué)校的影響力有一定的提升作用。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息化課程的融合,能夠制定全新的課程體系,改變傳統(tǒng)教學(xué)方式,并利用在線課程平臺(tái)建立一套合理有效的溝通機(jī)制,及時(shí)解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,從單向輸出的教學(xué)形式向雙向互動(dòng)形式轉(zhuǎn)變。
另外,在信息大爆炸的當(dāng)下,對(duì)于經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不夠豐富、專業(yè)知識(shí)相對(duì)薄弱的學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō),在眾多網(wǎng)絡(luò)資源中科學(xué)有效地尋找、篩選和辨別出優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源有一定難度,通過(guò)教學(xué)資源庫(kù)的構(gòu)建,能夠有效整合課程相關(guān)素材,使學(xué)習(xí)者能夠方便快捷地獲取有效知識(shí),促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源共享,提高自我學(xué)習(xí)、自我提升的質(zhì)量[2]。為了輔助課堂理論教學(xué),方便教師與助教在線答疑、學(xué)生在線預(yù)復(fù)習(xí)、重修生協(xié)調(diào)學(xué)習(xí),也為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享、擴(kuò)大教育范圍,在江南大學(xué)在線課程建設(shè)項(xiàng)目的支持下,課程組共同努力,完成了“生物化學(xué)”在線課程的建設(shè)工作,供校內(nèi)外學(xué)生和相關(guān)專業(yè)人士使用。在線課程的主體由課件、課程視頻、題庫(kù)、考核和在線討論互動(dòng)等部分組成,其中課程視頻是核心,是教師將教材上的知識(shí)凝練后的直接體現(xiàn)。通過(guò)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重新梳理和解析,特別是運(yùn)用了經(jīng)驗(yàn)豐富、講解生動(dòng)的課程視頻,能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者對(duì)枯燥理論知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣,降低認(rèn)知難度,使學(xué)習(xí)者更容易捕捉到課程中的核心信息和重點(diǎn)內(nèi)容,提高學(xué)習(xí)成效。因此,完成一門制作精良、內(nèi)涵豐富、邏輯清晰的在線課程,需要長(zhǎng)期的積累和優(yōu)化[3]。在2012—2014年江南大學(xué)“生物化學(xué)”卓越課程建設(shè)過(guò)程中,江南大學(xué)食品學(xué)院“生物化學(xué)”課程組在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了全程錄像,并通過(guò)簡(jiǎn)單剪輯制作了教學(xué)視頻。然而,由于當(dāng)時(shí)技術(shù)、條件、經(jīng)費(fèi)等方面的限制,視頻在畫質(zhì)、效果、背景噪音等方面存在一定的不足,并且經(jīng)過(guò)了幾年的時(shí)間,本課程在教材、課件和內(nèi)容等方面都有了較大的變化和發(fā)展,因此,我們對(duì)該視頻及其內(nèi)容進(jìn)行了重新梳理和擴(kuò)充,并運(yùn)用全息拍攝技術(shù),重新拍攝制作了“生物化學(xué)”全套教學(xué)視頻。
同時(shí),為了進(jìn)一步豐富本課程的國(guó)際化元素,我們邀請(qǐng)了美國(guó)康奈爾大學(xué)食品科學(xué)系Regenstein教授錄制了三個(gè)專題講座視頻,以拓寬學(xué)習(xí)者的國(guó)際化視野。另外,為了進(jìn)一步擴(kuò)展學(xué)習(xí)者的知識(shí)面,讓他們了解現(xiàn)代表征技術(shù)在生物化學(xué)中的應(yīng)用方法和優(yōu)勢(shì),我們邀請(qǐng)了食品學(xué)院測(cè)試平臺(tái)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師拍攝了“激光共聚焦熒光顯微鏡在生物化學(xué)中的應(yīng)用”等專題視頻,進(jìn)一步擴(kuò)充了在線課程的優(yōu)質(zhì)資源,為學(xué)習(xí)者在未來(lái)的學(xué)習(xí)、研究中根據(jù)實(shí)際需要選擇和運(yùn)用先進(jìn)表征技術(shù)裝備奠定了基礎(chǔ)。該教學(xué)視頻總時(shí)長(zhǎng)超30小時(shí),通過(guò)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境和視頻單元,序化教學(xué)過(guò)程,將教師講解、示范、討論等內(nèi)容有效融入其中,可產(chǎn)生較好的教學(xué)效果。我們以江南大學(xué)慕課平臺(tái)為核心,建設(shè)完成了“生物化學(xué)”在線課程,目前已運(yùn)行超過(guò)一年,擁有較為完善的教學(xué)視頻、教學(xué)課件、習(xí)題庫(kù)等軟件資源,成為學(xué)生預(yù)復(fù)習(xí)、自測(cè)、自主協(xié)調(diào)學(xué)習(xí)時(shí)間等方面的利器,一個(gè)教學(xué)周期內(nèi)點(diǎn)擊量超11萬(wàn)次。在后續(xù)的實(shí)踐中,我們將不斷補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)資源,增加前沿專題講座,進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。
三、建設(shè)配套數(shù)字化實(shí)驗(yàn)課程,輔助理論教學(xué)
食品科學(xué)是一門應(yīng)用型學(xué)科,“生物化學(xué)”更是一門實(shí)驗(yàn)性課程。理論離不開實(shí)驗(yàn)的支持,其配套的“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程是理論課程的有力補(bǔ)充。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠掌握生物化學(xué)的相關(guān)技術(shù),將理論與實(shí)踐相結(jié)合,加深對(duì)生物化學(xué)基本理論的理解,從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力和統(tǒng)籌能力。我們?cè)趯?duì)理論課程進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)的同時(shí),也沒有忽視對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)課程的數(shù)字化建設(shè)。為通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,更好地進(jìn)行教學(xué)活動(dòng),提高學(xué)生的綜合能力,我們拍攝了“生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程視頻以輔助教學(xué),一方面幫助學(xué)生預(yù)習(xí),另一方面也能夠?qū)⒔處熢趯?shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作中的要點(diǎn)更好地展示給學(xué)生。
另外,我們與江南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與繼續(xù)教育學(xué)院、數(shù)字媒體學(xué)院共同完成了《生物化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)》的建設(shè)工作,經(jīng)過(guò)多次試行和優(yōu)化,目前已經(jīng)在江南大學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室上線。該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)從實(shí)踐教學(xué)的角度出發(fā),以學(xué)生操作為主體,將食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法、技術(shù)與仿真軟件相結(jié)合,采用3D虛擬仿真技術(shù)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí)及模擬操作。通過(guò)該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目,一方面,能夠解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題,比如因區(qū)域、疫情等客觀條件限制導(dǎo)致無(wú)法開展實(shí)驗(yàn),因?qū)嶒?yàn)毒性強(qiáng)、難度大、耗時(shí)長(zhǎng)而導(dǎo)致不易在傳統(tǒng)教學(xué)中實(shí)現(xiàn),因人數(shù)多、設(shè)備緊張導(dǎo)致實(shí)際參與程度較低等;另一方面,能夠高效管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,有效實(shí)施網(wǎng)上實(shí)踐教學(xué),實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享,滿足多地區(qū)、多學(xué)校食品學(xué)科專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求,進(jìn)一步擴(kuò)大教育范圍[4]。
四、針對(duì)食品學(xué)科實(shí)踐性需求,建設(shè)案例庫(kù)及題庫(kù)
食品學(xué)科是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科,食品行業(yè)對(duì)食品本科專業(yè)人才的綜合素質(zhì)要求不斷增強(qiáng),迫切需要?jiǎng)?chuàng)新型、實(shí)踐型人才。另外,伴隨現(xiàn)代科學(xué)的迅速發(fā)展,“生物化學(xué)”課程已經(jīng)從以物質(zhì)代謝為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)移到了以基因信息傳遞為中心的新型知識(shí)框架?,F(xiàn)代生物化學(xué)學(xué)科跨度大、更新迅捷,知識(shí)體系日新月異?!吧锘瘜W(xué)”是醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、發(fā)酵、食品等眾多領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)課程,對(duì)其他相關(guān)專業(yè)課程知識(shí)體系和技能的學(xué)習(xí)具有先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性和支撐性的作用?;诒菊n程的重要性和實(shí)踐性,國(guó)內(nèi)外眾多專家編寫了不同版本的教材,并附有配套的習(xí)題。其中,國(guó)內(nèi)配套習(xí)題或題庫(kù)主要以記憶型、概念型題目為主,與實(shí)際生化現(xiàn)象特別是食品學(xué)科中實(shí)際生化現(xiàn)象相關(guān)的內(nèi)容較少;而以Lehninger編寫的《生物化學(xué)原理》為代表的國(guó)外教材,則在內(nèi)容上增加了許多知識(shí)性的擴(kuò)展閱讀,并在習(xí)題中舉了大量實(shí)際應(yīng)用的例子,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)遷移和思考,來(lái)解釋相關(guān)的生化現(xiàn)象。
“生物化學(xué)”是醫(yī)藥、生物、食品等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域共同的基礎(chǔ)課程,而現(xiàn)有題庫(kù)中大多是一般性題目,適用于多個(gè)學(xué)科,缺乏食品學(xué)科的針對(duì)性,并且使用時(shí)間較長(zhǎng),題目相對(duì)老舊;另外,作為一門實(shí)踐性學(xué)科,在食品的開發(fā)、加工、生產(chǎn)、儲(chǔ)存過(guò)程中有大量的生化現(xiàn)象和案例,非常適合也很有必要作為食品學(xué)科的學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程的過(guò)程中了解甚至掌握的內(nèi)容。在理論課程講授過(guò)程中,我們已經(jīng)盡可能地與食品學(xué)科相聯(lián)系,以相關(guān)典型案例作為切入點(diǎn),加深學(xué)生的理解和聯(lián)想,但是在作業(yè)和考試中的體現(xiàn)依然有限。作為“雙一流”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科,對(duì)本科生的培養(yǎng)不能局限于知識(shí)點(diǎn)的記憶,需要進(jìn)一步提高學(xué)生的閱讀能力、理解能力、知識(shí)貫通能力、舉一反三能力等綜合素養(yǎng)。案例分析是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的手段之一,為了優(yōu)化本課程,更好更快地協(xié)助我校提升食品學(xué)科的本科教育質(zhì)量,培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐型人才,我們積極學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我校食品學(xué)科的特色、成果和優(yōu)勢(shì),立足于我校食品學(xué)科特色及優(yōu)質(zhì)教育資源,以具體的實(shí)際食品體系為背景,對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式、探索式培養(yǎng),努力完善針對(duì)食品學(xué)科需求的“生物化學(xué)”課程的數(shù)字化案例庫(kù)及題庫(kù)。
我們針對(duì)生化理論課程中涉及的知識(shí)和原理,結(jié)合食品學(xué)科,參考國(guó)內(nèi)外教材、文獻(xiàn)和研究成果,搜集、整理或撰寫相關(guān)食品體系的背景、原理、應(yīng)用、現(xiàn)象等成體系材料,建立數(shù)字化生化案例庫(kù),并分享給學(xué)生,供其自學(xué)使用;再以該數(shù)字化案例庫(kù)中的知識(shí)點(diǎn)為對(duì)象建立題庫(kù),每個(gè)案例都有對(duì)應(yīng)的題目,以分析型題目為主,學(xué)生通過(guò)對(duì)案例的學(xué)習(xí)自主理解題目,并運(yùn)用學(xué)到的生化原理和知識(shí)進(jìn)行作答,培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的閱讀能力、理解能力、知識(shí)貫通能力、舉一反三能力等,提升教學(xué)效果。對(duì)于有志于在食品學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)的學(xué)生,以及在相關(guān)領(lǐng)域工作的專業(yè)人員,這種學(xué)習(xí)方式能夠幫助他們將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用融會(huì)貫通,更快更好地適應(yīng)身份的轉(zhuǎn)變。
在取得一系列教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)成果的同時(shí),本課程組通過(guò)傳幫帶逐步建立了一支中青結(jié)合、交叉互補(bǔ)、力量雄厚、具有優(yōu)良教學(xué)傳承的教師梯隊(duì)。課程組教師富有教學(xué)熱情和教學(xué)感染力,并致力于教學(xué)的改革與實(shí)踐。課程組共同出版的新教材《生物化學(xué)》(供食品及相關(guān)專業(yè)用),內(nèi)容豐富而全面,尤其適合食品專業(yè)人員使用,出版三年以來(lái),已成為國(guó)內(nèi)許多高校食品專業(yè)使用的教材,也成為眾多相關(guān)從業(yè)人員和技術(shù)人員的重要參考資料。課程組的一系列成果對(duì)于校內(nèi)乃至國(guó)內(nèi)食品科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)課程的數(shù)字化建設(shè)和應(yīng)用,具有一定的借鑒意義。
數(shù)字化教學(xué)是教育現(xiàn)代化的核心內(nèi)容,是課程改革的新目標(biāo),將數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用到課堂教學(xué)中,能夠改變學(xué)習(xí)的時(shí)空觀念,虛實(shí)結(jié)合,迅速反饋和檢驗(yàn)教學(xué)效果,從而及時(shí)解決問(wèn)題,提升課堂效率,也是實(shí)現(xiàn)資源共享、擴(kuò)大教育范圍的有效方法。在新冠肺炎疫情期間,在線課程更是成為一種重要的教學(xué)手段。我們將在后續(xù)的探索實(shí)踐中進(jìn)一步優(yōu)化和完善“生物化學(xué)”課程的數(shù)字化建設(shè),通過(guò)“愛課程”等公共平臺(tái)推廣到校外開放使用,擴(kuò)大教育范圍,實(shí)現(xiàn)資源共享,發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值[5]。
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Digital Construction of the Core Course of Biochemistry in Food Science
LU Nai-yan, TANG Xue, JIANG Jiang, KONG Xiang-zhen, WANG Miao
(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China)
Abstract: Digital teaching is not only convenient, but also can provide students with a variety of learning methods. It has outstanding advantages in flexibility, continuity and selectivity, and can greatly expand and facilitate the methods and content of teaching and learning. This paper takes the core course of Biochemistry as an example, which is offered by the School of Food Science and Technology of Jiangnan University, and introduces the progress and achievements of Biochemistry in digital construction, including the construction of digital textbooks, online course construction, and the digital construction of experimental courses, etc. The paper also provides ideas and references for the digital construction of the related courses in food science.
Key words: food science; Biochemistry; digital construction; online courses; teaching reform